一种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺。它采用石灰软化除碱澄清池、滤池、超滤装置和一级反渗透装置作为第一级浓缩和回用系统；采用弱酸型阳离子交换器、强酸型阳离子交换器、除碳器和浓水反渗透装置作为第二级浓缩和回用系统；采用提浓反渗透装置作为第三级浓缩和回用系统；蒸发结晶器作为对最后浓缩液无机离子的结晶分离装置；前三段系统串连起来组成处理工艺。它特别适用于各种企业工业污水减量化和零排放处理工程。本工艺系统的出水可回用作循环冷却水补充水、锅炉补水的水源及其它用途。蒸发结晶物可以作为化工原料--盐卤水使用。污水中的硬度物质、悬浮物(SS)等其它污染物以干污泥的形式进行固废处理。
【专利说明】-种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及环保污水处理和节能减排领域，特别是一种工业污水回用及零排放的 反渗透膜法处理工艺。
【背景技术】
[0002] 工业企业在生产过程中需要使用大量的水。通常以地表水或地下水为水源，通过 净化和化学水处理，得到满足生产装置需要的不同品质的工艺用水。在净化和化学水处理 过程中，得到纯化水的同时亦会产生一定量的废水，比如过滤器反洗排水、反渗透浓水、离 子交换器再生废水等。在生产过程中，部分工业设备或工艺介质需要冷却，这就需要循环冷 却水，循环冷却水在循环过程中由于蒸发或受流程上管道和设备污染，造成循环水中盐份 和污染物浓缩，这时为维持循环水各种离子平衡就需要补充干净的水，排放掉部分循环水。 另外，工业设备部分工艺排放水经生化处理达标后也需要排放。这几方面的污水占了工业 污水的大部分比例。这些污水的特点是含盐高，有机物和其他污染物浓度也比较高，如果将 这些污水直接排放，不仅浪费宝贵的水资源，而且会给已经非常脆弱的自然环境带来更大 的危害，同时也不符合国家所要求的循环经济的发展模式。为此，各级地方政府在项目立项 时就要求企业的污水不准外排（零排放）。
[0003] 同时，我国水资源也越来越紧张。全国各地对企业用水量都控制得很严。要保证 企业的正常生产，装置必须的用水量需要得到很好的保证。从排放的污水中寻找水源，这样 既达到减排目的，又能减少对自然水源的需求量，做到"开源节流"的目的。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，针对 目前国家的环保要求和企业对污水的零排放和高回用率的要求，主要解决常规情况下反渗 透膜在处理工业污水时出现的回收率低，浓缩倍率不能太高，造成后面的蒸发装置投资过 大及运行不好的问题。同时为污水在浓缩过程中出现的硬度物质结垢、水中富集的悬浮物 (SS)的处理找到了解决技术方案。它特别适用于各种企业工业污水减量化和零排放处理工 程。本工艺系统的出水可回用作循环冷却水补充水、锅炉补水的水源及其它用途。蒸发结 晶物可以作为化工原料--盐卤水使用。污水中的硬度物质、悬浮物（SS)等其它污染物以 干污泥的形式进行固废处理。
[0005] 为实现上述目的，本发明是这样实现的。
[0006] -种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：它采用基于三 级反渗透膜法水处理工艺的浓缩和回用系统构成工业污水回用及零排放工艺；其中：采用 石灰软化除碱澄清池、滤池、超滤装置和一级反渗透装置作为第一级浓缩和回用系统；采用 弱酸型阳离子交换器、强酸型阳离子交换器、除碳器和浓水反渗透装置作为第二级浓缩和 回用系统；采用提浓反渗透装置作为第三级浓缩和回用系统；蒸发结晶器作为对最后浓缩 液无机离子的结晶分离装置；前三段系统串连起来组成处理工艺。
[0007] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该处理工艺 是在由石灰软化除碱澄清池、滤池、超滤装置、一级反渗透装置、弱酸型阳离子交换器、强酸 型阳离子交换器、除碳器、浓水反渗透装置、提浓反渗透装置、蒸发结晶器、污泥收集装置和 污泥脱水装置组成的系统中进行处理；污水先进入石灰软化除碱澄清池，石灰软化除碱澄 清池的出水进入滤池，多余的污泥进入污泥收集装置，滤池出水进入超滤装置，滤池定期反 洗的废水排入石灰软化除碱澄清池的进水，超滤装置的出水进入一级反渗透装置，超滤装 置定期反洗的废水排入石灰软化除碱澄清池的进水，一级反渗透装置的出水回收可直接利 用，一级反渗透装置的浓水进入弱酸型阳离子交换器，弱酸型阳离子交换器的出水进入强 酸型阳离子交换器，弱酸型阳离子交换器再生废水排入石灰软化除碱澄清池的进水，强酸 型阳离子交换器的出水进入除碳器，强酸型阳离子交换器再生废水排入石灰软化除碱澄清 池的进水，除碳器的出水进入浓水反渗透装置，浓水反渗透装置浓水进入提浓反渗透装置， 浓水反渗透装置出水回收可直接利用，提浓反渗透装置浓水进入蒸发结晶器，提浓反渗透 装置出水可与工业原水混合后回收利用，蒸发结晶器结晶体可以进行固体废物回收利用， 污泥收集装置的出水进入污泥脱水装置，污泥脱水装置脱水后的干泥可外运进行固废处 理，污泥脱水装置出水回流到石灰软化除碱澄清池的进水，与污水一起进入石灰软化除碱 澄清池。
[0008] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该一级反渗 透装置的产水的无机矿物质的含量小于普通的自来水，可用于锅炉补给水或其他的工业用 水。
[0009] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：通过两级软 化后的一级反渗透浓水进入浓水反渗透装置前可以投加碱性物质，控制其pH值在8. 5?12 之间，保证浓水反渗透装置在碱性水条件下运行，这样在正常的回收率下可以有效防止反 渗透膜受有机污染和硅的污染。
[0010] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该碱性物质 为 NaOH。
[0011] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该浓水反渗 透装置的产水的无机矿物质的含量与普通的自来水相当，可用于锅炉补给水或其他的工业 用水。
[0012] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该浓水反渗 透装置排放的浓水进入提浓反渗透装置之前投加阻垢剂，通过提浓反渗透装置再将浓水 反渗透装置的浓水浓缩3?5倍，提浓反渗透装置排放的浓水的TDS可以达到80000? 150000mg/l〇
[0013] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：根据原污水 中TDS含量的情况，提浓反渗透装置可以采用一级提浓反渗透工艺，也可以采用二级提浓 反渗透工艺。
[0014] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该提浓反渗 透装置的反渗透将采用低面积、宽流道、短流程、抗污染能力强的膜组件。
[0015] 所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：该提浓反渗 透装置的产水的无机矿物质的含量与普通的自来水相当或略高，可作为循环水补充水或其 他的工业用水使用。
[0016] 本发明方法的优点如下：
[0017] 1、本发明方法中，污水首先进入石灰软化除碱澄清池、滤池、超滤装置和一级反渗 透装置组成的一级浓缩和回用系统。工业污水通过石灰软化澄清池、滤池、超滤装置后，残 留硬度一般为0. 8?I. 2mmol/L，残留碱度为0. 8mmol/L，SDI小于3。在这样的进水条件下 一级反渗透回收率可达到60?75%，脱盐率可达到95 % (按三年后较差情况考虑）以上。 一级浓缩和回用工艺产水的无机物含量一般低于自来水，完全可以作为锅炉补给水或工业 原水使用。一级浓缩和回用系统得到的浓水进入二级浓缩和回用系统。
[0018] 2、本发明方法中一级浓缩和回用工艺的浓水（电导率一般为IOOOOii S/cm左右） 进入弱型阳离子交换器、强型阳离子交换器、除碳器、浓水反渗透装置组成的二级浓缩和回 用系统。通过弱型阳离子交换器、强型阳离子交换器较彻底去除水中剩余的硬度和碱度，保 证出水硬度为I. 5mg/L，除碳器后水中CO2含量小于5mg/l，然后通过pH调节，使浓水反渗 透在碱性条件下运行，针对进水水质，浓水反渗透可以不加阻垢剂，浓水反渗透装置回收率 可达到60?70%，脱盐率可达到95% (按三年后较差情况考虑）以上。二级浓缩和回用 工艺产水矿物质与自来水相当，也完全可以作为锅炉补给水或工业原水使用。二级浓缩和 回用系统得到的浓水进入三级浓缩和回用系统。
[0019] 3、本发明方法中，经过二级浓缩和回用系统后，得到的浓水水质相当恶劣，含盐量 一般约为20000?40000mg/L，有机物含量可达到400mg/L。由于普通反渗透膜结构的影响， 采用常规的反渗透膜处理工艺基本不可能实现水进一步浓缩和回用。但为了提高系统的浓 水倍率，本专利增加了三级提浓反渗透浓缩和回用系统，反渗透膜采用特殊反渗透膜元件。 该反渗透组件作为革命性的反渗透膜产品，特别适用于高浓度、高盐分废水的浓缩、回收和 达标排放。它对进水水源的适应范围极广，在抗污染性能上有着无法比拟的优势。对进水 水质极高的耐受性，如下表所示：
[0020]
【权利要求】
1. 一种工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在于：它采用基于三级 反渗透膜法水处理工艺的浓缩和回用系统构成工业污水回用及零排放工艺；其中：采用石 灰软化除碱澄清池（1)、滤池（2)、超滤装置（3)和一级反渗透装置（4)作为第一级浓缩和 回用系统；采用弱酸型阳离子交换器（5)、强酸型阳离子交换器（6)、除碳器（7)和浓水反渗 透装置（8)作为第二级浓缩和回用系统；采用提浓反渗透装置（9)作为第三级浓缩和回用 系统；蒸发结晶器（10)作为对最后浓缩液无机离子的结晶分离装置；前三段系统串连起来 组成处理工艺。
2. 根据权利要求1所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在 于：该处理工艺是在由石灰软化除碱澄清池（1)、滤池（2)、超滤装置（3)、一级反渗透装置 (4) 、弱酸型阳离子交换器（5)、强酸型阳离子交换器（6)、除碳器（7)、浓水反渗透装置（8)、 提浓反渗透装置（9)、蒸发结晶器（10)、污泥收集装置（11)和污泥脱水装置（12)组成的系 统中进行处理；污水先进入石灰软化除碱澄清池（1)，石灰软化除碱澄清池（1)的出水进入 滤池（2)，多余的污泥进入污泥收集装置（10)，滤池（2)出水进入超滤装置（3)，滤池（2) 定期反洗的废水排入石灰软化除碱澄清池（1)的进水，超滤装置（3)的出水进入一级反渗 透装置（4)，超滤装置（3)定期反洗的废水排入石灰软化除碱澄清池（1)的进水，一级反渗 透装置（4)的出水回收可直接利用，一级反渗透装置（4)的浓水进入弱酸型阳离子交换器 (5) ，弱酸型阳离子交换器（5)的出水进入强酸型阳离子交换器（6)，弱酸型阳离子交换器 (5)再生废水排入石灰软化除碱澄清池（1)的进水，强酸型阳离子交换器（6)的出水进入除 碳器（7)，强酸型阳离子交换器（6)再生废水排入石灰软化除碱澄清池（1)的进水，除碳器 (7)的出水进入浓水反渗透装置（8)，浓水反渗透装置（8)浓水进入提浓反渗透装置（9)，浓 水反渗透装置（8)出水回收可直接利用，提浓反渗透装置（9)浓水进入蒸发结晶器（10)，提 浓反渗透装置（9)出水可与工业原水混合后回收利用，蒸发结晶器（10)结晶体可以进行固 体废物回收利用，污泥收集装置（11)的出水进入污泥脱水装置（12)，污泥脱水装置（12)脱 水后的干泥可外运进行固废处理，污泥脱水装置（12)出水回流到石灰软化除碱澄清池（1) 的进水，与污水一起进入石灰软化除碱澄清池（1)。
3. 根据权利要求2所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在 于：该一级反渗透装置（4)的产水的无机矿物质的含量小于普通的自来水，可用于锅炉补 给水或其他的工业用水。
4. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：通过两级软化后的一级反渗透浓水进入浓水反渗透装置（8)前可以投加碱性物质， 控制其pH值在8. 5?12之间。
5. 根据权利要求4所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征在 于：该碱性物质为NaOH。
6. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：该浓水反渗透装置（8)的产水的无机矿物质的含量与普通的自来水相当，可用于锅 炉补给水或其他的工业用水。
7. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：该浓水反渗透装置（8)排放的浓水进入提浓反渗透装置（9)之前投加阻垢剂，通过提 浓反渗透装置（9)再将浓水反渗透装置（8)的浓水浓缩3?5倍，提浓反渗透装置（9)排 放的浓水的TDS可以达到80000?150000mg/l。
8. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：根据原污水中TDS含量的情况，提浓反渗透装置（9)可以采用一级提浓反渗透工艺， 也可以采用二级提浓反渗透工艺。
9. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：该提浓反渗透装置（9)的反渗透将采用低面积、宽流道、短流程、抗污染能力强的膜 组件。
10. 根据权利要求2或3所述的工业污水回用及零排放的反渗透膜法处理工艺，其特征 在于：该提浓反渗透装置（9)的产水的无机矿物质的含量与普通的自来水相当或略高，可 作为循环水补充水或其他的工业用水使用。
【文档编号】C02F1/44GK104276711SQ201410592672
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】何立, 王建新 申请人:上海水合环境工程有限公司